JP7037494B2 - Spherical boron nitride fine powder, its production method and a heat conductive resin composition using it - Google Patents

Spherical boron nitride fine powder, its production method and a heat conductive resin composition using it Download PDF

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Description

本発明は、球状窒化ホウ素微粉末、その製造方法及びそれを用いた熱伝導樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a spherical boron nitride fine powder, a method for producing the same, and a heat conductive resin composition using the same.

近年、電子部材においては、小型化が求められており、それに使用する放熱シート等部材も薄厚化が求められている。 In recent years, electronic members are required to be miniaturized, and members such as heat radiating sheets used for the electronic members are also required to be thinned.

電子部品内に用いる放熱フィラーは数μm~数十μmの粗粉末と、サブミクロン~数μmの微粉末とを併用することが多いが、界面熱抵抗低減のためには微粉末の役割が重要である。 The heat dissipation filler used in electronic parts is often a combination of a coarse powder of several μm to several tens of μm and a fine powder of submicron to several μm, but the role of the fine powder is important for reducing the interfacial thermal resistance. Is.

放熱フィラー、特に微粉末に関して粒子形態としては、球状が望ましいが、元来、適用されてきたものは主に球状アルミナ微粉末であり、球状形態の窒化ホウ素微粉末を放熱フィラーとして適用した例はない。 For heat-dissipating fillers, especially fine powders, spherical particles are desirable, but what has been originally applied is mainly spherical alumina fine powders, and examples of applying spherical boron nitride fine powders as heat-dissipating fillers are examples. do not have.

窒化ホウ素は、一般的に、ホウ素源(ホウ酸、硼砂等)と窒素源(尿素、メラミン、及びアンモニアなど)を高温で反応させることで得られ、ホウ酸とメラミンから鱗片状の一次粒子が凝集した「松ぼっくり」状の窒化ホウ素や(特許文献1)、スプレードライ法で作製した球状窒化ホウ素(特許文献2)などが知られている。
一方、気相合成法では、球状の窒化ホウ素微粉末を得る方法が報告されている(特許文献3、特許文献4及び特許文献5)。
鱗片状の窒化ホウ素では、表面処理による充填性向上には特許文献6が知られており、特許文献6には、鱗片状の窒化ホウ素を水又は有機溶媒の存在下においてメカケミカル処理する工程を有することを特徴とする変性窒化ホウ素の製造方法が記載されている。
Boron nitride is generally obtained by reacting a boron source (boric acid, borax, etc.) with a nitrogen source (urea, melamine, ammonia, etc.) at a high temperature, and scaly primary particles are formed from boric acid and melamine. Aggregated "pine-shaped" boron nitride (Patent Document 1), spherical boron nitride produced by a spray-drying method (Patent Document 2), and the like are known.
On the other hand, in the gas phase synthesis method, a method of obtaining spherical boron nitride fine powder has been reported (Patent Document 3, Patent Document 4 and Patent Document 5).
For scaly boron nitride, Patent Document 6 is known for improving the filling property by surface treatment, and Patent Document 6 describes a step of mechanically chemical treating scaly boron nitride in the presence of water or an organic solvent. A method for producing modified boron nitride, which is characterized by having the same, is described.

特開平09-202663号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-202663 特開2014-40341号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-40341 特開2000-327312号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-237312 特開2004-182572号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-182572 国際公開2015/122379号International Publication 2015/12239 特開2015-36361号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-36361

特許文献1及び特許文献2のような方法で作製した窒化ホウ素の凝集粒径は数十μm以上であり、大きい粒子であるため、本発明のように極めて小さく、かつ球状の窒化ホウ素微粉末を作製することは困難であった。
特許文献3~5記載の球状の窒化ホウ素微粉末を熱伝導性フィラーに適用した例はない。これは、従来の気相合成法による窒化ホウ素は、酸化物フィラーに比べ表面の官能基数が少なく、酸化物フィラーに比べ充填性が悪いことが原因である。
特許文献6に記載の変性窒化ホウ素微粉末では、鱗片状の窒化ホウ素の表面処理による充填性向上の効果が少なく、熱伝導樹脂組成物への充填性の向上は認められない。
そこで、本発明は、充填性に優れた球状窒化ホウ素微粉末、その製造方法及びそれを用いた熱伝導樹脂組成物を提供することを主な目的とする。
Since the aggregated particle size of boron nitride produced by the methods as in Patent Document 1 and Patent Document 2 is several tens of μm or more and is large particles, an extremely small and spherical boron nitride fine powder as in the present invention can be obtained. It was difficult to make.
There is no example in which the spherical boron nitride fine powder described in Patent Documents 3 to 5 is applied to a thermally conductive filler. This is because boron nitride produced by the conventional vapor phase synthesis method has a smaller number of functional groups on the surface than the oxide filler and has poor filling property as compared with the oxide filler.
In the modified boron nitride fine powder described in Patent Document 6, the effect of improving the filling property by the surface treatment of the scaly boron nitride is small, and the improvement of the filling property into the heat conductive resin composition is not recognized.
Therefore, it is a main object of the present invention to provide a spherical boron nitride fine powder having excellent filling property, a method for producing the same, and a heat conductive resin composition using the same.

斯様に、通常の鱗片状窒化ホウ素で官能基が多いとされる厚み方向の面が、表面に存在しないか極めて少ないため、従来の表面処理手法を用いても充填性が悪く、十分に効果が発現できなかった。また、球状窒化ホウ素微粉末は、一般に表面官能基が少ないため、カップリング処理の効果が認められないとされていた。 As described above, since the surface in the thickness direction, which is said to have many functional groups in ordinary scaly boron nitride, is absent or extremely few on the surface, the filling property is poor even if the conventional surface treatment method is used, and the effect is sufficient. Could not be expressed. Further, since the spherical boron nitride fine powder generally has few surface functional groups, it has been said that the effect of the coupling treatment is not recognized.

そこで、本発明者らは、球状の窒化ホウ素微粉末に対し充填性を向上させることを目的に鋭意検討を行った。
その結果、本発明者らは、特定の平均粒径及び形状の球状窒化ホウ素微粉末の粒子表面に、金属カップリング剤と反応させる前に、特殊な表面改質処理を施すことで、球状粒子表面に有機官能基を存在させた球状微粉末を得ることができることを見出した。この有機官能基が存在する球状窒化ホウ素微粉末は、従来品と比較してはるかに優れた充填性を有することを見出した。
また、本発明において、球状窒化ホウ素微粉末の粒子表面に特殊な改質処理を施すことで、カップリング処理の効果を発揮させることができることを見出した。
斯様にして、本発明者は、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下の〔1〕~〔7〕を提供することができる。
Therefore, the present inventors have diligently studied for the purpose of improving the filling property with respect to the spherical boron nitride fine powder.
As a result, the present inventors apply a special surface modification treatment to the particle surface of the spherical boron nitride fine powder having a specific average particle size and shape before reacting with the metal coupling agent to obtain the spherical particles. It has been found that a spherical fine powder having an organic functional group on the surface can be obtained. It has been found that the spherical boron nitride fine powder in which this organic functional group is present has much better filling property than the conventional product.
Further, in the present invention, it has been found that the effect of the coupling treatment can be exhibited by subjecting the particle surface of the spherical boron nitride fine powder to a special modification treatment.
In this way, the present inventor has completed the present invention. That is, the present invention can provide the following [1] to [7].

本発明は、〔1〕以下の(A)~(C)を有することを特徴とする球状窒化ホウ素微粉末を提供することができる。
(A)球状窒化ホウ素微粒子表面10nm中の組成において、0.1atm%以上3.0atm%以下のSi、Ti、Zr、Ce、Al、Mg、Ge、Ga及びVのいずれか1種又は2種以上が存在すること;
(B)球状窒化ホウ素微粉末の平均粒径0.05μm以上1μm以下であること;
(C)球状窒化ホウ素微粉末の平均円形度が0.8以上であること。
〔2〕本発明の球状窒化ホウ素微粉末は、さらに(D)球状窒化ホウ素微粒子の表面に有機官能基を存在させることができる。
〔3〕本発明の球状窒化ホウ素微粉末は、前記球状窒化ホウ素微粒子表面中に存在する有機官能基は、置換基を有してもよいエポキシ基、置換基を有してもよいスチリル基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいビニル基、置換基を有してもよいアセチルアセテート基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいイソシアネート基、置換基を有してもよいシクロヘキシル基、置換基を有してもよいテトラオクチルビス基から選ばれる1種又は2種以上であることができる。
〔4〕本発明の球状窒化ホウ素微粉末は、原料である、平均粒径0.05μm以上1μm以下で平均円形度が0.8以上の球状窒化ホウ素微粉末に、酸化剤を加えて湿式粉砕又は湿式解砕にて粒子の表面改質処理を施し、さらに金属カップリング剤を反応させて得られるものであることができる。
〔5〕本発明の球状窒化ホウ素微粉末は、前記表面改質処理のときに、酸化剤と水溶性溶媒を添加することができる。
〔6〕本発明の球状窒化ホウ素微粉末は、前記金属カップリング剤が、有機官能基を有する金属アルコキシド、有機官能基を有する金属キレート及び有機官能基を有する金属ハロゲン化合物から選ばれる1種又は2種以上であることができる。
本発明は、〔7〕前記〔1〕~〔6〕の何れか1つに記載の球状窒化ホウ素微粉末を含有する熱伝導樹脂組成物を提供することができる。
The present invention can provide a spherical boron nitride fine powder characterized by having [1] or less (A) to (C).
(A) One or two of Si, Ti, Zr, Ce, Al, Mg, Ge, Ga and V having a composition of 0.1 atm% or more and 3.0 atm% or less on the surface of spherical boron nitride fine particles at 10 nm. The above exists;
(B) The average particle size of the spherical boron nitride fine powder is 0.05 μm or more and 1 μm or less;
(C) The average circularity of the spherical boron nitride fine powder is 0.8 or more.
[2] The spherical boron nitride fine powder of the present invention can further have an organic functional group present on the surface of (D) spherical boron nitride fine particles.
[3] In the spherical boron nitride fine powder of the present invention, the organic functional group existing on the surface of the spherical boron nitride fine particles is an epoxy group which may have a substituent, a styryl group which may have a substituent, and the like. It has an alkyl group which may have a substituent, a vinyl group which may have a substituent, an acetylacetate group which may have a substituent, an acyl group which may have a substituent, and a substituent. It can be one or more selected from an isocyanate group which may have a substituent, a cyclohexyl group which may have a substituent, and a tetraoctylbis group which may have a substituent.
[4] The spherical boron nitride fine powder of the present invention is a raw material, a spherical boron nitride fine powder having an average particle size of 0.05 μm or more and 1 μm or less and an average circularity of 0.8 or more, and wet pulverized by adding an oxidizing agent. Alternatively, it can be obtained by subjecting the surface of the particles to a surface modification treatment by wet crushing and further reacting with a metal coupling agent.
[5] In the spherical boron nitride fine powder of the present invention, an oxidizing agent and a water-soluble solvent can be added at the time of the surface modification treatment.
[6] In the spherical boron nitride fine powder of the present invention, the metal coupling agent is one selected from a metal alkoxide having an organic functional group, a metal chelate having an organic functional group, and a metal halogen compound having an organic functional group. It can be more than one kind.
[7] The present invention can provide a heat conductive resin composition containing the spherical boron nitride fine powder according to any one of [1] to [6] above.

本発明によれば、充填性に優れた球状窒化ホウ素微粉末を提供することができる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 According to the present invention, it is possible to provide a spherical boron nitride fine powder having excellent filling property. The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present specification.

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。 Hereinafter, suitable embodiments for carrying out the present invention will be described. It should be noted that the embodiments described below show an example of a typical embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not narrowly interpreted by this.

<1.本発明の球状窒化ホウ素微粉末>
本発明は、以下の(A)~(C)を有することを特徴とする、球状窒化ホウ素微粉末である。さらに、本発明において(D)球状窒化ホウ素微粒子の表面に有機官能基が存在することが望ましい。
(A)球状窒化ホウ素微粒子表面10nm中の組成において、0.1atm%以上3.0atm%以下のSi、Ti、Zr、Ce、Al、Mg、Ge、Ga及びVのいずれか1種又は2種以上が存在すること;
(B)球状窒化ホウ素微粉末の平均粒径0.05μm以上1μm以下であること;
(C)球状窒化ホウ素微粉末の平均円形度が0.8以上であること。
<1. Spherical boron nitride fine powder of the present invention>
The present invention is a spherical boron nitride fine powder having the following (A) to (C). Further, in the present invention, it is desirable that an organic functional group is present on the surface of the (D) spherical boron nitride fine particles.
(A) One or two of Si, Ti, Zr, Ce, Al, Mg, Ge, Ga and V having a composition of 0.1 atm% or more and 3.0 atm% or less on the surface of spherical boron nitride fine particles at 10 nm. The above exists;
(B) The average particle size of the spherical boron nitride fine powder is 0.05 μm or more and 1 μm or less;
(C) The average circularity of the spherical boron nitride fine powder is 0.8 or more.

本発明の「球状窒化ホウ素微粉末」について、表面処理後の球状窒化ホウ素微粒子表面10nm中の組成において、X線光電子分光分析による値で、0.1atm%以上3.0atm%以下のSi、Ti、Zr、Ce、Al、Mg、Ge、Ga及びVのいずれかの金属元素の1種又は2種以上が存在することが望ましい。
このうち、金属カップリング剤の入手容易の点で、Si、Ti、Zr及びAlから選ばれる1種又は2種以上のものが、好適である。
表面処理後の球状窒化ホウ素微粒子表面10nm中、金属元素が0.1atm%未満だと充填性向上の効果が十分でなく、3.0atm%を超えるとフィラーとして用いた時に熱伝導率の低下が起こる恐れがある。
Regarding the "spherical boron nitride fine powder" of the present invention, Si, Ti of 0.1 atm% or more and 3.0 atm% or less in the composition in the surface of the spherical boron nitride fine particles after surface treatment at 10 nm by X-ray photoelectron spectroscopy. , Zr, Ce, Al, Mg, Ge, Ga and V, it is desirable that one or more of the metal elements are present.
Of these, one or more selected from Si, Ti, Zr and Al are preferable in terms of easy availability of the metal coupling agent.
If the amount of metal element is less than 0.1 atm% in the surface of spherical boron nitride fine particles after surface treatment of 10 nm, the effect of improving the filling property is not sufficient, and if it exceeds 3.0 atm%, the thermal conductivity decreases when used as a filler. It may happen.

本発明の「球状窒化ホウ素微粉末」について、表面処理後の球状窒化ホウ素微粉末の平均粒径は、0.05~1.0μmであることが好ましく、さらに0.1~1.0μmであることが好ましい。
微粉末の平均粒径が、0.05μm未満では、表面処理を施しても、樹脂と混合した場合の粘性の増加が大きくなる恐れがあり、一方、1.0μmを超えると気相合成時の収率が著しく低下するため好ましくない。
Regarding the "spherical boron nitride fine powder" of the present invention, the average particle size of the spherical boron nitride fine powder after surface treatment is preferably 0.05 to 1.0 μm, and further 0.1 to 1.0 μm. Is preferable.
If the average particle size of the fine powder is less than 0.05 μm, the increase in viscosity when mixed with the resin may increase even if surface treatment is applied, while if it exceeds 1.0 μm, during gas phase synthesis. It is not preferable because the yield is significantly reduced.

本発明の「球状窒化ホウ素微粉末」について、表面処理後の球状窒化ホウ素微粉末の平均円形度は、充填性を向上させ、配向の影響を小さくすることから、0.8以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましい。 Regarding the "spherical boron nitride fine powder" of the present invention, the average circularity of the spherical boron nitride fine powder after surface treatment is 0.8 or more because it improves the filling property and reduces the influence of orientation. It is preferably 0.9 or more, and more preferably 0.9 or more.

本発明の「球状窒化ホウ素微粉末」について、表面処理後の球状窒化ホウ素の微粒子の表面には有機官能基が存在することが望ましい。当該有機官能基は特に限定されない。例えば、適宜、本発明の表面処理方法にて、市販品の金属カップリング剤の金属元素及び有機官能基を微粒子表面に存在させることができる。また、前記有機官能基は、充填する熱伝導樹脂組成物の樹脂に対して相溶性を有する有機官能基を適宜選択すればよい。 Regarding the "spherical boron nitride fine powder" of the present invention, it is desirable that an organic functional group is present on the surface of the fine particles of spherical boron nitride after the surface treatment. The organic functional group is not particularly limited. For example, the metal element and the organic functional group of the commercially available metal coupling agent can be appropriately present on the surface of the fine particles by the surface treatment method of the present invention. Further, as the organic functional group, an organic functional group having compatibility with the resin of the heat conductive resin composition to be filled may be appropriately selected.

前記「球状窒化ホウ素微粒子」の表面中に存在する有機官能基は、例えば、置換基を有してもよいエポキシ基、置換基を有してもよいスチリル基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいビニル基、置換基を有してもよいアセチルアセテート基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいイソシアネート基、置換基を有してもよいシクロヘキシル基、置換基を有してもよいテトラオクチルビス基等が挙げられる。これらは、置換基を有する又は置換を有さない有機官能基であってもよい。これらから1種又は2種以上選択することができる。 The organic functional group existing on the surface of the "spherical boron nitride fine particles" may have, for example, an epoxy group which may have a substituent, a styryl group which may have a substituent, and a substituent. An alkyl group, a vinyl group which may have a substituent, an acetylacetate group which may have a substituent, an acyl group which may have a substituent, an isocyanate group which may have a substituent, and a substituent. Examples thereof include a cyclohexyl group which may have a substituent, a tetraoctylbis group which may have a substituent, and the like. These may be organic functional groups with or without substituents. One or two or more can be selected from these.

前記置換基を有してもよいエポキシ基として、例えば、エポキシ基等が挙げられる。
前記置換基を有してもよいアリール基として、例えば、スチリル基等が挙げられる。
前記置換基を有してもよいアルキル基として、例えば、置換基を有してもよいプロピル基(例えば、メタクリロキシプロピル基、アクリロキシプロピル基、アミノエチルアミノプロピル基、グリシドキシプロピル基、フェニルアミノプロピル基等)、直鎖炭素数が5以上のアルキル基(好適には、直鎖炭素数5~25)等が挙げられる。
前記置換基を有してもよいビニル基として、例えば、ビニル基、スチリル基、アセチルアセトナート基、メタクリロイル基等が挙げられる。
前記置換基を有してもよいアセチルアセトナート基として、例えば、アセチルアセトナート基等が挙げられる。
前記置換基を有してもよいアシル基として、例えば、アセチルアセトナート基、イソプロピルトリイソステアロイル基、メタクリル基、メタクリロイル基等が挙げられる。
前記イソシアネート基として、例えば、イソシアネート基等が挙げられる。
置換基を有してもよいシクロヘキシル基として、例えば、シクロヘキシル基等が挙られる。
置換基を有してもよいテトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)基として、例えば、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)基等が挙げられる。
これらから1種又は2種以上選択することができる。
Examples of the epoxy group which may have the substituent include an epoxy group and the like.
Examples of the aryl group which may have the substituent include a styryl group and the like.
As the alkyl group which may have a substituent, for example, a propyl group which may have a substituent (for example, a methacryloxypropyl group, an acryloxypropyl group, an aminoethylaminopropyl group, a glycidoxypropyl group, etc. Examples thereof include a phenylaminopropyl group) and an alkyl group having 5 or more linear carbon atoms (preferably 5 to 25 linear carbon atoms).
Examples of the vinyl group which may have the substituent include a vinyl group, a styryl group, an acetylacetonate group, a methacryloyl group and the like.
Examples of the acetylacetonate group which may have the substituent include an acetylacetonate group and the like.
Examples of the acyl group which may have the substituent include an acetylacetonate group, an isopropyltriisostearoyl group, a methacrylic group, a methacryloyl group and the like.
Examples of the isocyanate group include an isocyanate group.
Examples of the cyclohexyl group which may have a substituent include a cyclohexyl group and the like.
Examples of the tetraoctylbis (ditridecylphosphite) group which may have a substituent include a tetraoctylbis (ditridecylphosphite) group.
One or two or more can be selected from these.

前記「球状窒化ホウ素微粒子」の表面中に存在する有機官能基として、例えば、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシプロピル基、アクリロキシプロピル基、アミノエチルアミノプロピル基、グリシドキシプロピル基、フェニルアミノプロピル基、アセチルアセトナート基、ビニル基、メタクリル基、メタクリロイル基、イソプロピルトリイソステアロイル基、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)基、シクロヘキシル基、イソシアネート基及び直鎖炭素数が5基以上のアルキル基等が挙げられる。これらから1種又は2種以上選択することができる。
このうち、エポキシ基、スチリル基、グリシドキシプロピル基、アセチルアセトナート基、ビニル基、イソプロピルトリイソステアロイル基、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)基、シクロヘキシル基及びイソシアネート基が、より好適である。
これらから1種又は2種以上選択することができる。
Examples of the organic functional group present on the surface of the "spherical boron nitride fine particles" include an epoxy group, a styryl group, a methacryloxypropyl group, an acryloxypropyl group, an aminoethylaminopropyl group, a glycidoxypropyl group and a phenylamino. Alkyl with 5 or more propyl group, acetylacetonate group, vinyl group, methacryl group, methacryloyl group, isopropyltriisostearoyl group, tetraoctylbis (ditridecylphosphite) group, cyclohexyl group, isocyanate group and linear carbon number of 5 or more. The group etc. can be mentioned. One or two or more can be selected from these.
Of these, an epoxy group, a styryl group, a glycidoxypropyl group, an acetylacetonate group, a vinyl group, an isopropyltriisostearoyl group, a tetraoctylbis (ditridecylphosphite) group, a cyclohexyl group and an isocyanate group are more preferable. be.
One or two or more can be selected from these.

<2.本発明の表面処理球状窒化ホウ素微粉末の製造方法>
本発明の製造方法は、原料である、平均粒径0.05μm以上1μm以下で平均円形度が0.8以上の球状窒化ホウ素微粉末(第1の球状窒化ホウ素微粉末)に、酸化剤を加えて湿式粉砕又は湿式解砕にて粒子の表面改質処理を施し、さらに金属カップリング剤を反応させることにより、表面処理球状窒化ホウ素微粉末を得る方法である。
<2. Method for producing surface-treated spherical boron nitride fine powder of the present invention>
In the production method of the present invention, an oxidizing agent is added to a raw material, spherical boron nitride fine powder (first spherical boron nitride fine powder) having an average particle size of 0.05 μm or more and 1 μm or less and an average circularity of 0.8 or more. In addition, it is a method of obtaining a surface-treated spherical boron nitride fine powder by subjecting the particles to surface modification treatment by wet pulverization or wet pulverization and further reacting with a metal coupling agent.

<本発明の製造方法おける表面処理前の球状窒化ホウ素微粉末の製造方法>
本発明の製造方法の原料として使用される、表面処理前の球状窒化ホウ素微粉末は、従来の六方晶窒化ホウ素の製造方法である固相法ではなく、不活性ガス気流中で、管状炉を用いて、揮発したホウ酸アルコキシドと、アンモニアとを原料とし、いわゆる気相合成を行った後(第1焼成条件)、次に、抵抗加熱炉で焼成を行い(第2焼成条件)、そして最後に、この焼成物を窒化ホウ素製のルツボに入れ、誘導加熱炉で焼成して窒化ホウ素微粉末を生成する(第3焼成条件)ことにより、合成することができる。
これにより、平均粒径0.05μm以上1μm以下であり、平均円形度が0.8以上である球状窒化ホウ素微粉末(第1の球状窒化ホウ素微粉末)が得られる。
なお、原料として使用される球状窒化ホウ素微粉末は、特許文献5(国際公開2015/122379号)を参照して作製することが可能である。
また、本目的において使用するためには、高純度及び高結晶であることが望ましいため、第3焼成条件において、窒素雰囲気下、1,800~2,200℃で焼成することが好ましい。
<Manufacturing method of spherical boron nitride fine powder before surface treatment in the manufacturing method of the present invention>
The spherical boron nitride fine powder before surface treatment, which is used as a raw material for the production method of the present invention, is not a solid phase method, which is a conventional method for producing hexagonal boron nitride, but a tubular furnace in an inert gas stream. After performing so-called gas phase synthesis using volatile boron nitride and ammonia as raw materials (first firing condition), then firing in a resistance heating furnace (second firing condition), and finally. In addition, this calcined product can be synthesized by putting it in a boron nitride-made rutsubo and calcining it in an induction heating furnace to produce boron nitride fine powder (third calcining condition).
As a result, a spherical boron nitride fine powder (first spherical boron nitride fine powder) having an average particle size of 0.05 μm or more and 1 μm or less and an average circularity of 0.8 or more can be obtained.
The spherical boron nitride fine powder used as a raw material can be produced with reference to Patent Document 5 (International Publication No. 2015/12237).
Further, since it is desirable to have high purity and high crystals for use for this purpose, it is preferable to calcin at 1,800 to 2,200 ° C. under a nitrogen atmosphere under the third calcination condition.

第1焼成条件において、管状炉(炉温度750~1,100℃)を用いて、不活性ガス気流中で揮発したホウ酸アルコキシドと、アンモニアガスとを原料とし、いわゆる気相合成を行うことにより、第1焼成粉末(窒化ホウ素白色粉末)を得ることができる。これにより、窒化ホウ素粒子の平均粒子径を所定の範囲にすることが可能である。
前記不活性ガス気流の種類として、例えば、窒素ガス、希ガス(ネオン及びアルゴン等)等が挙げられる。
第1焼成条件は、750~1,100℃が好ましい。
前記ホウ酸アルコキシドとアンモニアとの反応時間は、原料である窒化ホウ素粉末の平均粒径を所定の範囲にするため、30秒以内が好ましい。
前記ホウ酸アルコキシドは、特に限定されないが、「アルコキシド(RO-)」の「アルキル基(R)」が、同じでも異なっていてもよいが、直鎖又は分岐鎖で炭素数1~5が好ましい。前記ホウ酸アルコキシドとして、例えば、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリイソプロピル等が挙げられる。このうち、アンモニアとの反応性及び入手性からホウ酸トリメチルが好ましい。
ホウ酸アルコキシド:アンモニアのモル比は、原料である窒化ホウ素粉末の平均粒径を所定の範囲にするため、好ましくは1:1~10であり、より好ましくは1:1~2である。
Under the first firing conditions, a tubular furnace (furnace temperature 750 to 1,100 ° C.) is used to perform so-called gas phase synthesis using boron alkoxide volatilized in an inert gas stream and ammonia gas as raw materials. , The first calcined powder (boron nitride white powder) can be obtained. This makes it possible to keep the average particle size of the boron nitride particles in a predetermined range.
Examples of the type of the inert gas stream include nitrogen gas, noble gas (neon, argon, etc.) and the like.
The first firing condition is preferably 750 to 1,100 ° C.
The reaction time between the boric acid alkoxide and ammonia is preferably 30 seconds or less in order to keep the average particle size of the boron nitride powder as a raw material within a predetermined range.
The boric acid alkoxide is not particularly limited, but the "alkyl group (R)" of the "alkoxide (RO-)" may be the same or different, but a linear or branched chain having 1 to 5 carbon atoms is preferable. .. Examples of the borate alkoxide include trimethyl borate, triethyl borate, and triisopropyl borate. Of these, trimethyl borate is preferable because of its reactivity with ammonia and availability.
The molar ratio of boric acid alkoxide: ammonia is preferably 1: 1 to 10, and more preferably 1: 1 to 2 in order to keep the average particle size of the raw material boron nitride powder within a predetermined range.

第2焼成条件において、前記第1焼成粉末を、抵抗加熱炉で、雰囲気において、焼成を行い、冷却後、第2焼成物を得ることができる。これにより、原料である窒化ホウ素粉末の平均円形度を所定の範囲にすることが可能である。
第2焼成条件の温度は、好ましくは1,000~1,600℃、より好ましくは1,200~1,500℃である。
第2焼成条件の反応時間は、好ましくは1時間以上、より好ましくは1~20時間、さらに好ましくは1~10時間である。
第2焼成条件の雰囲気として、例えば、アンモニアガス、アンモニアガスと不活性ガスの混合物等が挙られる。さらに、アンモニアガスと窒素ガスの混合雰囲気(好適には、アンモニア50~90vol%:窒素10~50vol%)が好ましい。
Under the second firing conditions, the first firing powder can be fired in an atmosphere in a resistance heating furnace, cooled, and then a second fired product can be obtained. This makes it possible to keep the average circularity of the boron nitride powder as a raw material within a predetermined range.
The temperature of the second firing condition is preferably 1,000 to 1,600 ° C, more preferably 1,200 to 1,500 ° C.
The reaction time under the second firing condition is preferably 1 hour or longer, more preferably 1 to 20 hours, and even more preferably 1 to 10 hours.
Examples of the atmosphere of the second firing condition include ammonia gas, a mixture of ammonia gas and an inert gas, and the like. Further, a mixed atmosphere of ammonia gas and nitrogen gas (preferably 50 to 90 vol% of ammonia: 10 to 50 vol% of nitrogen) is preferable.

前記焼成条件3において、前記第2焼成物を、誘導加熱炉で、窒素雰囲気下、焼成して本発明の原料で使用する窒化ホウ素微粉末を生成する。
第3焼成条件の温度として、好ましくは1,000~3,000℃、より好ましくは1,500~2,500℃、さらに好ましくは1,800~2,200℃である。
第3焼成条件の時間として、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは0.5~20時間、より好ましくは1~10時間である。
Under the firing condition 3, the second fired product is fired in an induction heating furnace in a nitrogen atmosphere to produce boron nitride fine powder used as the raw material of the present invention.
The temperature of the third firing condition is preferably 1,000 to 3,000 ° C, more preferably 1,500 to 2,500 ° C, and even more preferably 1,800 to 2,200 ° C.
The time of the third firing condition is preferably 0.5 hours or more, more preferably 0.5 to 20 hours, and more preferably 1 to 10 hours.

<本発明の製造方法における原料の微粒子の表面処理方法>
本発明の製造方法における「粒子の表面改質処理」について、原料である特定の平均粒径及び形状の球状窒化ホウ素微粉末(第1の球状窒化ホウ素微粉末)に、酸化剤を加えて湿式粉砕又は湿式解砕にて粒子の表面改質処理を施すことが望ましい。
これにより、金属カップリング剤で反応可能な、表面改質処理された球状窒化ホウ素微粉末(第2の球状窒化ホウ素微粉末:「表面改質の球状窒化ホウ素微粉末」ともいう)を得ることができる。
<Method for surface treatment of raw material fine particles in the production method of the present invention>
Regarding the "surface modification treatment of particles" in the production method of the present invention, an oxidizing agent is added to a spherical boron nitride fine powder (first spherical boron nitride fine powder) having a specific average particle size and shape as a raw material and wet. It is desirable to perform surface modification treatment of the particles by crushing or wet crushing.
As a result, a surface-modified spherical boron nitride fine powder (second spherical boron nitride fine powder: also referred to as "surface-modified spherical boron nitride fine powder") that can be reacted with a metal coupling agent is obtained. Can be done.

前記第1焼成条件~第3焼成条件によって得られた球状窒化ホウ素微粉末(第1の球状窒化ホウ素微粉末)を、本発明の製造方法の原料として使用し、以下の表面処理方法を行うことができる。
原料である球状窒化ホウ素微粉末は、好適には、平均粒径0.05μm以上1μm以下であり、平均円形度が0.8以上であることが好ましい。なお、平均円形度の上限は、1.0である。
The spherical boron nitride fine powder (first spherical boron nitride fine powder) obtained under the first firing conditions to the third firing conditions is used as a raw material for the production method of the present invention, and the following surface treatment method is performed. Can be done.
The spherical boron nitride fine powder as a raw material preferably has an average particle size of 0.05 μm or more and 1 μm or less, and an average circularity of 0.8 or more. The upper limit of the average circularity is 1.0.

気相合成により作製した球状窒化ホウ素は1.0μm以下の微粉であり、かつその構造は窒化ホウ素の002面で覆われたような玉葱状の構造であり、略球状となっている。
よって、球状窒化ホウ素微粉末では、通常の鱗片状の窒化ホウ素で官能基が多いとされる厚み方向の面が、表面に存在しないか極めて少ないため、従来の表面処理手法を用いても充填性が悪く、十分に効果が発現できなかった。
しかし、本発明者らは、鋭意検討した結果、カップリング処理の前に、粉砕機もしくは解砕機を用いて酸化剤を加え、湿式にて粒子の表面改質処理を行うことで、一般に表面官能基が少なく、カップリング処理の効果が認められない球状窒化ホウ素微粉末でも、カップリング処理の効果を発揮させることができることが判明した。
The spherical boron nitride produced by gas phase synthesis is a fine powder of 1.0 μm or less, and its structure is an onion-like structure as if it is covered with the 002 surface of boron nitride, and is substantially spherical.
Therefore, in the spherical boron nitride fine powder, the surface in the thickness direction, which is considered to have many functional groups in ordinary scaly boron nitride, does not exist or is extremely small on the surface. It was so bad that the effect could not be fully expressed.
However, as a result of diligent studies, the present inventors generally add an oxidizing agent using a crusher or a crusher and perform a wet surface modification treatment of the particles before the coupling treatment. It was found that even a spherical boron nitride fine powder having few groups and no effect of the coupling treatment can exert the effect of the coupling treatment.

本発明に用いる湿式粉砕及び湿式解砕は、公知の湿式可能な粉砕機又は解砕機を用いることができる。
粉砕機又は解砕機としては、本発明で使用したロッキングミルの他、ビースミルやボールミル、ヘンシェルミキサー、ジェットミル、スターバースト、ペイントコンディショナーなど、湿式で表面改質が行えるものであれば特に限定はない。
メディアとして、ジルコニアボール、窒化珪素等が挙げられ、適宜使用することが望ましい。
For the wet crushing and wet crushing used in the present invention, a known wettable crusher or crusher can be used.
The crusher or crusher is not particularly limited as long as it can perform wet surface modification such as a bees mill, a ball mill, a Henschel mixer, a jet mill, a starburst, and a paint conditioner, in addition to the locking mill used in the present invention. ..
Examples of the medium include zirconia balls and silicon nitride, and it is desirable to use them as appropriate.

前記粉砕又は解砕処理時間は、好ましくは10分以上5時間以内、より好ましくは20分以上2時間以下が望ましい。10分未満の処理時間では、粉砕または解砕による表面改質の効果が十分得られにくく、5時間超えて処理を行うと、生産性が低下するため好ましくない。
前記粉砕又は解砕時の振動数は、好ましくは200~2000rpm、より好ましくは500~1500rpmである。
The crushing or crushing treatment time is preferably 10 minutes or more and 5 hours or less, and more preferably 20 minutes or more and 2 hours or less. If the treatment time is less than 10 minutes, the effect of surface modification by crushing or crushing is not sufficiently obtained, and if the treatment is performed for more than 5 hours, the productivity is lowered, which is not preferable.
The frequency at the time of crushing or crushing is preferably 200 to 2000 rpm, more preferably 500 to 1500 rpm.

使用する酸化剤としては、特に制限はないが、例えば、過酸化水素、硝酸、過マンガン酸塩等が挙られる。このうちで、溶媒に可溶でありかつ処理後に除去が行いやすい酸化剤が、望ましい。さらに、過酸化水素、及び過酸化水素と同等以上の酸化力を有し、溶媒に可溶でありかつ処理後に除去が行いやすい化合物(例えば硝酸)等が望ましい。これらから1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。選択する酸化剤によって溶媒を水のみで行うことが望ましい。
粉砕・解砕処理に酸化剤を併用することで、表面がより効率よく改質され、分散性を向上させるとともに表面官能基も増大し、カップリング反応が効率よく進行する。
The oxidizing agent to be used is not particularly limited, and examples thereof include hydrogen peroxide, nitric acid, and permanganate. Of these, an oxidizing agent that is soluble in a solvent and easily removed after treatment is desirable. Further, hydrogen peroxide and a compound having an oxidizing power equal to or higher than that of hydrogen peroxide, which is soluble in a solvent and easily removed after treatment (for example, nitric acid) are desirable. From these, one kind or a combination of two or more kinds may be used. It is desirable to use only water as the solvent depending on the oxidizing agent selected.
By using an oxidizing agent in combination with the crushing / crushing treatment, the surface is modified more efficiently, the dispersibility is improved, the surface functional groups are increased, and the coupling reaction proceeds efficiently.

前記酸化剤の使用量として、窒化ホウ素100部に対し、好ましくは30~200部、より好ましくは50~150部である。
前記酸化剤と混合する溶媒として、水溶性溶媒が好ましい。水溶性溶媒として、例えば、水、アルコール及びジオキサン等から選ばれる1種又は2種以上のものが挙られる。水単体及び/又はアルコールが好ましい。アルコールは、直鎖及び分岐鎖のアルキル基を有するものが好ましく、当該アルキル基は炭素数1~3(例えば、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等)が好ましい。より好ましくは、水、炭素数1~3のアルコール及びこれらの混合液である。
前記酸化剤と溶媒との混合比は、溶媒100部に対し好ましくは1~10部、より好ましくは2~7部である。
The amount of the oxidizing agent used is preferably 30 to 200 parts, more preferably 50 to 150 parts with respect to 100 parts of boron nitride.
A water-soluble solvent is preferable as the solvent to be mixed with the oxidizing agent. Examples of the water-soluble solvent include one or more selected from water, alcohol, dioxane and the like. Elemental water and / or alcohol are preferred. The alcohol preferably has a linear or branched alkyl group, and the alkyl group preferably has 1 to 3 carbon atoms (for example, methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, etc.). More preferably, it is water, an alcohol having 1 to 3 carbon atoms, and a mixed solution thereof.
The mixing ratio of the oxidizing agent and the solvent is preferably 1 to 10 parts, more preferably 2 to 7 parts with respect to 100 parts of the solvent.

<本発明の製造方法における有機官能基を付加する表面処理方法>
本発明の製造方法における「有機官能基表面処理方法」について、前記特殊な表面改質処理を施した球状窒化ホウ素微粉末(表面改質の球状窒化ホウ素微粉末)に、さらに有機官能基を有する金属カップリング剤で反応させる。
これにより、球状窒化ホウ素微粒子表面に金属元素及び有機官能基が存在する球状窒化ホウ素微粉末(第3の球状窒化ホウ素微粉末:以下、「表面処理球状窒化ホウ素微粉末」ともいう)を得ることができる。
<Surface treatment method for adding an organic functional group in the production method of the present invention>
Regarding the "organic functional group surface treatment method" in the production method of the present invention, the spherical boron nitride fine powder (surface-modified spherical boron nitride fine powder) subjected to the special surface modification treatment further has an organic functional group. React with a metal coupling agent.
As a result, a spherical boron nitride fine powder (third spherical boron nitride fine powder: hereinafter also referred to as “surface-treated spherical boron nitride fine powder”) in which a metal element and an organic functional group are present on the surface of the spherical boron nitride fine particles can be obtained. Can be done.

本発明における表面改質の球状窒化ホウ素微粒子に対する金属元素及び有機官能基の表面処理方法は、平均粒径0.05μm以上1.0μm以下の平均円形度が0.8以上の球状の窒化ホウ素微粉末を原料として、湿式粉砕又は湿式解砕にて、酸化剤を加えて粉末の表面改質処理を施した後に、金属カップリング剤を反応させることが、好ましい。 The surface treatment method for metal elements and organic functional groups for surface-modified spherical boron nitride fine particles in the present invention is a spherical boron nitride fine particles having an average particle size of 0.05 μm or more and 1.0 μm or less and an average circularity of 0.8 or more. It is preferable to use the powder as a raw material and perform a surface modification treatment of the powder by adding an oxidizing agent by wet pulverization or wet crushing, and then reacting with a metal coupling agent.

粉末表面の改質処理後の窒化ホウ素微粉末を、通篩したスラリーを濾過し、洗浄することが望ましい。洗浄液は、特に限定されず、例えば、前記酸化剤と混合する溶媒を使用すればよい。
カップリング反応条件の温度は、好ましくは10~70℃、より好ましくは20~70℃である。
カップリング反応条件の時間は、好ましくは0.2~5時間、より好ましくは0.5~3時間である。
金属カップリング反応の溶媒として、特に限定されないが、例えば、アルコール(好適には炭素数1~5の直鎖又は分岐鎖)、アセトン、フラン等が挙げられる。このうち、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール及びアセトンが好ましい。これらを単独で又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
金属カップリング反応の溶媒の使用量として、窒化ホウ素100部に対して、好ましくは100~2000部、より好ましくは600~1200部である。
金属カップリング剤の使用量として、特に限定されないが、窒化ホウ素100部に対して、好ましくは0.5~10部、より好ましくは1~5部である。
It is desirable to filter and wash the sieved slurry of the boron nitride fine powder after the modification treatment of the powder surface. The cleaning liquid is not particularly limited, and for example, a solvent to be mixed with the oxidizing agent may be used.
The temperature of the coupling reaction condition is preferably 10 to 70 ° C, more preferably 20 to 70 ° C.
The time of the coupling reaction condition is preferably 0.2 to 5 hours, more preferably 0.5 to 3 hours.
The solvent for the metal coupling reaction is not particularly limited, and examples thereof include alcohol (preferably a linear or branched chain having 1 to 5 carbon atoms), acetone, furan and the like. Of these, methanol, ethanol, propyl alcohol, isopropyl alcohol and acetone are preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the solvent used in the metal coupling reaction is preferably 100 to 2000 parts, more preferably 600 to 1200 parts with respect to 100 parts of boron nitride.
The amount of the metal coupling agent used is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 10 parts, and more preferably 1 to 5 parts with respect to 100 parts of boron nitride.

本発明において、金属カップリング剤は、特に限定されない。後記〔実施例〕に示すように、様々な金属カップリング剤を使用しても球状窒化ホウ素微粒子の表面に金属元素及び有機官能基を存在させることができたことから、本発明において、適宜、所望の金属カップリング剤を使用することができる。
さらに、使用する樹脂に応じたカップリング剤を選択することが好ましい。これにより、熱伝導樹脂組成物に使用する樹脂と相溶性のよい窒化ホウ素粉末を得ることができる。
金属カップリング剤として、例えば、金属アルコキシド、金属キレート及び金属ハロゲン化物等が挙げられる。これらを単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
前記金属カップリング剤の金属元素として、例えば、Si、Ti、Zr、Ce、Al、Mg、Ge、Ga及びVから選ばれる1種又は2種以上のものがあり、特に限定されるものではない。
In the present invention, the metal coupling agent is not particularly limited. As shown in [Example] below, even if various metal coupling agents were used, the metal element and the organic functional group could be present on the surface of the spherical boron nitride fine particles. Therefore, in the present invention, as appropriate. The desired metal coupling agent can be used.
Further, it is preferable to select a coupling agent according to the resin to be used. This makes it possible to obtain a boron nitride powder having good compatibility with the resin used in the heat conductive resin composition.
Examples of the metal coupling agent include metal alkoxides, metal chelates, metal halides and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
The metal element of the metal coupling agent includes, for example, one or more selected from Si, Ti, Zr, Ce, Al, Mg, Ge, Ga and V, and is not particularly limited. ..

前記金属カップリング剤の処理量は、X線光電子分光分析による値で、球状窒化ホウ素微粒子表面10nm中の組成において、0.1atm%以上3.0atm%以下のSi、Ti、Zr、Ce、Al、Mg、Ge、Ga及びVのいずれか1種又は2種以上の金属元素が存在するように添加することが望ましい。
金属元素が0.1atm%未満だと充填性向上の効果が十分でなく、金属元素が3.0atm%を超えるとフィラーとして用いた時に熱伝導率の低下が起こる恐れがある。
The amount of the metal coupling agent treated is a value obtained by X-ray photoelectron spectroscopy, and the composition in the surface of the spherical boron nitride fine particles of 10 nm is 0.1 atm% or more and 3.0 atm% or less of Si, Ti, Zr, Ce, Al. , Mg, Ge, Ga and V, it is desirable to add one or more metal elements so as to be present.
If the metal element is less than 0.1 atm%, the effect of improving the filling property is not sufficient, and if the metal element exceeds 3.0 atm%, the thermal conductivity may decrease when used as a filler.

前記金属カップリング剤としては、金属カップリング剤の入手容易の点で、好ましくは、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤及びアルミニウムカップリング剤等が挙られる。これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the metal coupling agent include a titanium coupling agent, a silane coupling agent, a zirconium coupling agent, an aluminum coupling agent, and the like in terms of easy availability of the metal coupling agent. These can be used alone or in combination of two or more.

前記チタンカップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ(N-アミノエチル・アミノエチル)チタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート等が挙げられる。
このうち、好ましくは、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート(金属アルコキシド)、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート(金属キレート)、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート(金属キレート)である。
Examples of the titanium coupling agent include isopropyltriisostearoyl titanate, isopropyltridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyltris (dioctylpyrophosphate) titanate, tetraisopropylbis (dioctylphosphite) titanate, and tetraoctylbis (ditridecylphosphite). ) Titanium, Tetra (2,2-diallyloxymethyl) bis (ditridecyl) phosphite titanate, bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate, bis (dioctylpyrophosphate) ethylene titanate, isopropyltrioctanoyl titanate, isopropyldimethacryliso Stearoyl titanate, isopropylisostearoyl dialicyl titanate, isopropyltri (dioctyl phosphate) titanate, isopropyltricylphenyl titanate, isopropyltri (N-aminoethyl / aminoethyl) titanate, dicumylphenyloxyacetate titanate, diisostearoyl ethylene titanate, etc. Can be mentioned.
Of these, isopropyltriisostearoyl titanate (metal alkoxide), tetraisopropylbis (dioctylphosphite) titanate (metal chelate), and tetraoctylbis (ditridecylphosphite) titanate (metal chelate) are preferable.

前記シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン;γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン;β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシラン;N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン;および、その他のシランカップリング剤として、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
このうち、好ましくは、3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン(金属アルコキシド)、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(金属アルコキシド)、ビニルトリメトキシシラン(金属アルコキシド)、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン(金属アルコキシド)である。
Examples of the silane coupling agent include vinylsilanes such as vinyltrichlorosilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, vinyltriethoxysilane, and vinyltrimethoxysilane; γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane; β- (3, 4-Epoxycyclohexyl) Epoxysilanes such as ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane; N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxy Aminosilanes such as silanes, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilanes, γ-aminopropyltrimethoxysilanes, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilanes; and other silane coupling agents. Examples thereof include γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, and γ-chloropropylmethyldiethoxysilane.
Of these, preferably 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane (metal alkoxide), 3-isocyanatepropyltriethoxysilane (metal alkoxide), vinyltrimethoxysilane (metal alkoxide), cyclohexylmethyl Dimethoxysilane (metal alkoxide).

前記ジルコニウムカップリング剤としては、例えば、テトラ-n-プロポキシジルコニウム、テトラ-ブトキシジルコニウム、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビス(アセチルアセトネート)、ジルコニウムトリブトキシエチルアセトアセテート、ジルコニウムブトキシアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、テトラキス(2,4-ペンタンジオネート)ジルコニウムが挙げられる。
このうち、好ましくは、テトラキス(2,4-ペンタンジオネート)ジルコニウム(金属アルコキシド)である。
Examples of the zirconium coupling agent include tetra-n-propoxyzirconium, tetra-butoxyzirconium, zirconium tetraacetylacetonate, zirconium dibutoxybis (acetylacetonate), zirconium tributoxyethylacetate, and zirconium butoxyacetylacetonate. Examples thereof include bis (ethylacetate acetate) and tetrakis (2,4-pentandionate) zirconium.
Of these, tetrakis (2,4-pentanionate) zirconium (metal alkoxide) is preferable.

前記アルミニウムカップリング剤としては、例えば、アルミニウムイソプロピレート、モノsec-ブトキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムsec-ブチレート、アルミニウムエチレート、エチルアセトアセテエートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトアセテート)、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート等が挙げられる。
このうち、好ましくは、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート(金属キレート化合物)である。
Examples of the aluminum coupling agent include aluminum isopropylate, monosec-butoxyaluminum diisopropyrate, aluminum sec-butyrate, aluminumetylate, ethylacetate acetylate aluminum diisopropyrate, aluminumtris (ethylacetoacetate), and alkyl. Examples thereof include acetoacetate aluminum diisopropyrate, aluminum monoacetylacetate bis (ethylacetate acetate), aluminum tris (acetylacetacetate), aluminum bisethylacetate acetate and monoacetylacetonate.
Of these, aluminum bisethylacetate acetate / monoacetylacetonate (metal chelate compound) is preferable.

本発明の表面処理球状窒化ホウ素微粉末の製造方法にて得られた球状窒化ホウ素微粉末(第3の球状窒化ホウ素微粉末)の特徴は、上述の<1.本発明の球状窒化ホウ素微粉末>のとおりである。 The features of the spherical boron nitride fine powder (third spherical boron nitride fine powder) obtained by the method for producing the surface-treated spherical boron nitride fine powder of the present invention are described in <1. Spherical boron nitride fine powder of the present invention>.

<3.熱伝導樹脂組成物>
本発明の熱伝導樹脂組成物は、本発明の球状窒化ホウ素微粉末又は本発明の製造方法により得られた球状窒化ホウ素微粉末を含有して成ることにより得ることができる。この熱伝導樹脂組成物の製造方法は、公知の製造方法を用いることができる。得られた熱伝導樹脂組成物は、放熱部材等に幅広く使用することができる。
また、原料として使用する樹脂と相溶性の高い本発明の球状窒化ホウ素微粉末を用いるのが好ましい。本発明の球状窒化ホウ素微粉末は、その粒子表面中に有機官能基が存在するので、その有機官能基と原料樹脂との相溶性の程度を考慮し、好適な球状窒化ホウ素微粉末を選択したり、製造すればよい。
また、本発明の球状窒化ホウ素微粉末は、熱伝導樹脂組成物を製造する際の粘度が高くなるのを抑制することができるので、高粘度の原料樹脂にも適用することができる。このように、本発明の球状窒化ホウ素微粉末は、幅広い原料樹脂に使用することができる。
<3. Thermal resin composition>
The heat conductive resin composition of the present invention can be obtained by containing the spherical boron nitride fine powder of the present invention or the spherical boron nitride fine powder obtained by the production method of the present invention. As a method for producing this heat conductive resin composition, a known production method can be used. The obtained heat conductive resin composition can be widely used for heat dissipation members and the like.
Further, it is preferable to use the spherical boron nitride fine powder of the present invention, which has high compatibility with the resin used as a raw material. Since the spherical boron nitride fine powder of the present invention has an organic functional group on the particle surface, a suitable spherical boron nitride fine powder is selected in consideration of the degree of compatibility between the organic functional group and the raw material resin. Or you can manufacture it.
Further, since the spherical boron nitride fine powder of the present invention can suppress the increase in viscosity when producing the heat conductive resin composition, it can also be applied to a high viscosity raw material resin. As described above, the spherical boron nitride fine powder of the present invention can be used for a wide range of raw material resins.

<樹脂>
本発明の球状窒化ホウ素微粉末を含有してなる熱伝導樹脂組成物に使用する樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリアミド(例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等)、ポリエステル(例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等)、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、マレイミド変性樹脂、ABS樹脂、AAS(アクリロニトリル-アクリルゴム・スチレン)樹脂、AES(アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム-スチレン)樹脂等を用いることができる。
特にエポキシ樹脂(好適にはビスフェノールA型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂等)は、耐熱性と銅箔回路への接着強度が優れていることから、プリント配線板の絶縁層として好適である。
また、シリコーン樹脂は耐熱性、柔軟性及びヒートシンク等への密着性が優れていることから熱インターフェース材として好適である。
<Resin>
Examples of the resin used in the heat conductive resin composition containing the spherical boron nitride fine powder of the present invention include epoxy resin, silicone resin, silicone rubber, acrylic resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, and unsaturated polyester. , Fluorine resin, polyamide (eg, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, etc.), polyester (eg, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, etc.), polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, total aromatic polyester, polysulfone, liquid crystal polymer, polyether. Asulfone, polycarbonate, maleimide-modified resin, ABS resin, AAS (acrylonitrile-acrylic rubber / styrene) resin, AES (acrylonitrile / ethylene / propylene / diene rubber-styrene) resin and the like can be used.
In particular, an epoxy resin (preferably a bisphenol A type epoxy resin, a naphthalene type epoxy resin, etc.) is suitable as an insulating layer for a printed wiring board because it has excellent heat resistance and adhesive strength to a copper foil circuit.
Further, the silicone resin is suitable as a thermal interface material because it has excellent heat resistance, flexibility, and adhesion to a heat sink or the like.

エポキシ樹脂の硬化剤としては、具体的には、フェノールノボラック樹脂、酸無水物樹脂、アミノ樹脂、イミダゾール類が挙げられる。このうち、イミダゾール類が好ましい。
硬化剤の配合量は、0.5質量部以上15質量部以下が好ましく、さらに好ましくは1.0質量部以上10質量部以下である。
Specific examples of the epoxy resin curing agent include phenol novolac resin, acid anhydride resin, amino resin, and imidazoles. Of these, imidazoles are preferable.
The blending amount of the curing agent is preferably 0.5 parts by mass or more and 15 parts by mass or less, and more preferably 1.0 part by mass or more and 10 parts by mass or less.

エポキシ樹脂と硬化剤の合量に対し、熱伝導樹脂組成物100体積%中の前記球状窒化ホウ素微粉末の使用量は、30体積%以上85体積%以下が好ましく、40体積%以上80体積%以下がより好ましい。
前記球状窒化ホウ素微粉末の使用量が30体積%以上の場合、熱伝導率が向上し、十分な放熱性能が得られやすい。また、球状窒化ホウ素微粉末の含有量が85体積%以下の場合、成形時に空隙が生じやすくなることを低減でき、絶縁性や機械強度が低下することを低減できる。
The amount of the spherical boron nitride fine powder used in 100% by volume of the heat conductive resin composition is preferably 30% by volume or more and 85% by volume or less, and 40% by volume or more and 80% by volume with respect to the total amount of the epoxy resin and the curing agent. The following is more preferable.
When the amount of the spherical boron nitride fine powder used is 30% by volume or more, the thermal conductivity is improved and sufficient heat dissipation performance can be easily obtained. Further, when the content of the spherical boron nitride fine powder is 85% by volume or less, it is possible to reduce the tendency for voids to occur during molding, and it is possible to reduce the deterioration of the insulating property and the mechanical strength.

<測定方法>
本発明で使用した球状窒化ホウ素粉末について、以下に示す測定方法で分析を行った。(1)平均粒径:平均粒径の測定にはベックマンコールター製レーザー回折散乱法粒度分布測定装置、(LS-13 320)を用いた。得られる平均粒径は体積統計値による平均粒径である。
なお、平均粒径が100nm未満の場合はMALVERN製動的光散乱測定装置ゼータサイザー Nano ZSを用いた。
<Measurement method>
The spherical boron nitride powder used in the present invention was analyzed by the measurement method shown below. (1) Average particle size: A laser diffraction / scattering method particle size distribution measuring device manufactured by Beckman Coulter, (LS-13 320) was used to measure the average particle size. The obtained average particle size is the average particle size according to the volume statistics.
When the average particle size was less than 100 nm, a dynamic light scattering measuring device Zetasizer Nano ZS manufactured by MALVERN was used.

(2)平均円形度:走査型電子顕微鏡(SEM)もしくは透過型電子顕微鏡(TEM)で粒子像を撮影した後、画像解析(例えば、マウンテック社製、商品名「MacView」)を用いて粒子の投影面積(S)と周囲長(L)を測定した。円形度は以下の式で求めた。
平均円形度:円形度=4πS/L
任意に選んだ100個の粒子について円形度を測定し、それらの平均値を該試料の平均円形度とした。顕微鏡の写真は10,000倍~100,000倍、画像解像度1280×1024ピクセル、手動認識モードにて解析を行った。なお測定を行う最小粒子径は20nmとした。
(2) Average circularity: After taking a particle image with a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), the particles are subjected to image analysis (for example, manufactured by Mountech, trade name "MacView"). The projected area (S) and the peripheral length (L) were measured. The circularity was calculated by the following formula.
Average circularity: circularity = 4πS / L 2
The circularity was measured for 100 arbitrarily selected particles, and the average value thereof was taken as the average circularity of the sample. Microscopic photographs were analyzed at a magnification of 10,000 to 100,000, an image resolution of 1280 x 1024 pixels, and a manual recognition mode. The minimum particle size for measurement was 20 nm.

(3)粘度評価:粘度用サンプルの作成方法としては、原料樹脂「三菱化学製のエポキシ樹脂jER816A」を用い、窒化ホウ素粉を加え、三本ロールで通し評価用のサンプルとした。球状窒化ホウ素はフィラーとして用いる場合、粗粉のフィラーとの組み合わせで少量の添加になるため、粘度の低い樹脂を用い、窒化ホウ素粉5vol%の充填量でサンプルを作製し、低せん断速度領域を比較することで評価できる。
粘度評価はレオメータを用い、アントンパール社製のMCR300で測定し、せん断速度0.01 1/secの粘度の値を評価値とした。粘度値が低いほど充填性が高いと判断でき、20Pa・sec以下の値を合格値とした。
(3) Viscosity evaluation: As a method for preparing a sample for viscosity, a raw material resin "epoxy resin jER816A manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation" was used, boron nitride powder was added, and the sample was passed through three rolls to prepare a sample for evaluation. When spherical boron nitride is used as a filler, a small amount is added in combination with a filler of coarse powder. Therefore, a resin having a low viscosity is used, and a sample is prepared with a filling amount of 5 vol% of boron nitride powder to create a low shear rate region. It can be evaluated by comparing.
The viscosity was evaluated using a rheometer with an MCR300 manufactured by Anton Pearl Co., Ltd., and the value of the viscosity at a shear rate of 0.01 1 / sec was used as the evaluation value. It can be judged that the lower the viscosity value, the higher the filling property, and a value of 20 Pa · sec or less was taken as a passing value.

(4)X線光電子分光分析:窒化ホウ素表面の金属量の分析は処理粉末をサーモフィッシャー製のK-Alpha型X線光電子分光装置によって励起源モノクロメータ付きAl-X線源、測定領域:400×200μmにて測定を行った。
検出された元素B、N、C、O、各金属の積分値から検出金属元素の半定量値を見積もった、この値は通常原子数比率(atm%)で表される。なおX線光電子分光装置の検出深さは表面10nmである。
(4) X-ray photoelectron spectroscopy analysis: For the analysis of the amount of metal on the surface of boron nitride, the treated powder is subjected to a K-Alpha type X-ray photoelectron spectroscopy device manufactured by Thermo Fisher. The measurement was performed at × 200 μm.
The semi-quantitative value of the detected metal element is estimated from the integrated value of the detected elements B, N, C, O and each metal, and this value is usually expressed by the atomic number ratio (atm%). The detection depth of the X-ray photoelectron spectroscope is 10 nm on the surface.

(5)飛行時間型二次イオン質量分析TOF-SIMS:窒化ホウ素表面の官能基分析はアルバック・ファイ株式会社製の飛行時間型二次イオン質量分析装置PHI nanoTOF IIによって行った。質量分析の結果から、カップリング剤由来の複数のフラングメントピークが検出されている場合は表面官能基の検出項目に○、検出されていない場合は×と記載した。 (5) Time-of-flight secondary ion mass spectrometry TOF-SIMS: Functional group analysis on the surface of boron nitride was performed by a time-of-flight secondary ion mass spectrometer PHI nanoTOF II manufactured by ULVAC FI Co., Ltd. From the results of mass spectrometry, when multiple fragment peaks derived from the coupling agent were detected, the detection item of the surface functional group was marked with ◯, and when not detected, it was marked with x.

以下、本発明について、実施例及び比較例により、詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

〔実施例1〕
実施例1の表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末は、以下に示す、第1焼成工程~第3焼成工程及び表面処理工程の順に行い、合成した。さらに、得られた球状窒化ホウ素微粉末を、樹脂へ充填し、熱伝導樹脂組成物を製造した。
[Example 1]
The surface-treated spherical boron nitride fine powder of Example 1 was synthesized by performing the first firing step to the third firing step and the surface treatment step in this order as shown below. Further, the obtained spherical boron nitride fine powder was filled in a resin to produce a heat conductive resin composition.

(焼成条件1)
炉心管を抵抗加熱炉に設置し温度1000℃に加熱した。ホウ酸トリメチル(多摩化学株式会社製「TMB-R」)を窒素バブリングにより導入管を通して炉心管に導入し、一方、アンモニアガス(純度99.9%以上)も、導入管を経由して炉心管に導入した。導入されたホウ酸トリメチルとアンモニアはモル比1:1.2で、炉内で気相反応し、反応時間10秒で合成することにより白色粉末を生成した。生成した白色粉末を回収した。
(焼成条件2)
焼成条件1で回収した白色粉末を窒化ホウ素製ルツボに充填し、抵抗加熱炉にセットした後、窒素とアンモニア混合(1:1)雰囲気で、温度1350℃、5時間加熱し、焼成終了後、冷却し、焼成物を回収した。
(焼成条件3)
焼成条件2で得られた焼成物を窒化ホウ素製ルツボに入れ、誘導加熱炉で窒素雰囲気下、2000℃、4時間焼成を行い、窒化ホウ素微粉末を得た。
上記焼成条件1~3によって合成した球状窒化ホウ素粉末は、平均粒径0.05μm以上1μm以下であり、平均円形度が0.8以上であった。
(Baking condition 1)
The core tube was installed in a resistance heating furnace and heated to a temperature of 1000 ° C. Trimethyl borate (“TMB-R” manufactured by Tama Chemical Co., Ltd.) is introduced into the core tube through the introduction tube by nitrogen bubbling, while ammonia gas (purity 99.9% or more) is also introduced into the core tube via the introduction tube. Introduced in. The introduced trimethyl borate and ammonia had a gas phase reaction in a furnace at a molar ratio of 1: 1.2, and were synthesized in a reaction time of 10 seconds to produce a white powder. The white powder produced was recovered.
(Baking condition 2)
The white powder recovered under the firing condition 1 is filled in a boron nitride rutsubo, set in a resistance heating furnace, and then heated at a temperature of 1350 ° C. for 5 hours in a nitrogen-ammonia mixed (1: 1) atmosphere. It was cooled and the fired product was collected.
(Baking condition 3)
The calcined product obtained under the calcining condition 2 was placed in a boron nitride rutsubo and fired in an induction heating furnace at 2000 ° C. for 4 hours to obtain a boron nitride fine powder.
The spherical boron nitride powder synthesized under the above firing conditions 1 to 3 had an average particle size of 0.05 μm or more and 1 μm or less, and an average circularity of 0.8 or more.

(表面処理条件)
合成し球状窒化ホウ素粉末を、株式会社セイワ技研製ロッキングミルを用いて、振動数600rpm、窒化ホウ素100部に対し水:過酸化水素=1:0.05(wt%比)1400部の条件で30分間処理を行い、表面改質処理を行った。
メディアとして0.3mφジルコニアボールを用いた。処理したスラリーを75μmの篩でメディアのみを分離し、通篩したスラリーをろ過、洗浄した。
ろ過後のウエットケーキを窒化ホウ素100部に対しイソプロピルアルコール1000部、カップリング剤として味の素ファインテクノ株式会社製のKR-TTS(イソプロピルトリイソステアロイルチタネート)を4部加え、70℃-3時間処理を行い、カップリング処理を行った。処理した粉末をろ過、洗浄を行った後、80℃で乾燥し、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
(Surface treatment conditions)
Synthesized spherical boron nitride powder was prepared using a locking mill manufactured by Seiwa Giken Co., Ltd. under the conditions of a frequency of 600 rpm and water: hydrogen peroxide = 1: 0.05 (wt% ratio) of 1400 parts per 100 parts of boron nitride. The treatment was carried out for 30 minutes, and the surface modification treatment was carried out.
A 0.3 mφ zirconia ball was used as the medium. Only the media of the treated slurry was separated with a 75 μm sieve, and the sieved slurry was filtered and washed.
After filtration, add 1000 parts of isopropyl alcohol to 100 parts of boron nitride and 4 parts of KR-TTS (isopropyltriisostearoyl titanate) manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd. as a coupling agent, and treat at 70 ° C for 3 hours. And the coupling process was performed. The treated powder was filtered and washed, and then dried at 80 ° C. to obtain a surface-treated spherical boron nitride fine powder.

(樹脂への充填)
ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC社製、HP4032)100部、硬化剤としてイミダゾール類(四国化成社製、2E4MZ-CN)10部に対し、得られた表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末が50体積%となるように混合し、PET製シートの上に厚みが1.0mmになるように塗布した後、500Paの減圧脱泡を10分間行った。その後、温度150℃、圧力160kg/cm条件で60分間のプレス加熱加圧を行って0.5mmのシートとした。
(Filling in resin)
50 parts by volume of the obtained surface-treated spherical boron nitride fine powder for 100 parts of naphthalene type epoxy resin (HP4032 manufactured by DIC) and 10 parts of imidazoles (2E4MZ-CN manufactured by Shikoku Chemicals Corporation) as a curing agent. After mixing to a thickness of 1.0 mm and applying the mixture on a PET sheet to a thickness of 1.0 mm, defoaming under reduced pressure of 500 Pa was performed for 10 minutes. Then, the sheet was pressed by pressing for 60 minutes under two conditions of a temperature of 150 ° C. and a pressure of 160 kg / cm to obtain a 0.5 mm sheet.

〔実施例2〕
実施例2は、表面処理条件の「カップリング剤の量を1部」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 2]
In Example 2, a surface-treated spherical boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the surface treatment condition was changed to “1 part of the amount of the coupling agent”.

〔実施例3〕
実施例3は、表面処理条件の「カップリング剤の量を30部」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 3]
In Example 3, a surface-treated spherical boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the surface treatment condition was changed to “30 parts of the amount of the coupling agent”.

〔実施例4〕
実施例4は、焼成条件1の「ホウ酸トリメチルとアンモニアはモル比1:9」にした以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 4]
In Example 4, a surface-treated spherical boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the firing condition 1 was “trimethyl borate and ammonia had a molar ratio of 1: 9”.

〔実施例5〕
実施例5は、「焼成条件1の加熱温度を800℃」にする以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 5]
In Example 5, a surface-treated spherical boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the heating temperature of the firing condition 1 was set to 800 ° C.

〔実施例6〕
実施例6は、「焼成条件2の温度を1500℃」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 6]
In Example 6, a surface-treated spherical boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the temperature of the firing condition 2 was changed to 1500 ° C.

〔実施例7〕
実施例7は、表面処理条件のカップリング剤を「味の素ファインテクノ株式会社製のKR-46B〔テトラオクチル-ビス(ジトリデジルフォスファイト)チタネート〕」に変更した以外は実施例1と同様の条件で合成を行い、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 7]
Example 7 has the same conditions as Example 1 except that the coupling agent under the surface treatment conditions is changed to "KR-46B [Tetraoctyl-bis (ditridegylphosphite) titanate manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd.]". A surface-treated spherical boron nitride fine powder was obtained.

〔実施例8〕
実施例8は、表面処理条件のカップリング剤を「信越シリコーン製X12-982S〔ポリマー型エポキシシラン系〕」に変更した以外は実施例1と同様の条件で合成を行い、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 8]
In Example 8, synthesis was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the coupling agent under the surface treatment conditions was changed to "Shinetsu Silicone X12-982S [polymer type epoxysilane type]", and the surface treatment was performed. Spherical boron nitride fine powder was obtained.

〔実施例9〕
実施例9は、表面処理条件のカップリング剤を「東京化成工業株式会社製〔3-グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン〕」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 9]
In Example 9, the surface treatment was performed under the same conditions as in Example 1 except that the coupling agent under the surface treatment conditions was changed to "manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. [3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane]". Spherical boron nitride fine powder was obtained.

〔実施例10〕
実施例10は、表面処理条件のカップリング剤を「東京化成工業株式会社製〔テトラキス(2,4-ペンタンジオネート)ジルコニウム(IV(和名別名:ジルコニウム(IV)アセチルアセトナート)〕」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を製造した。
[Example 10]
In Example 10, the coupling agent under the surface treatment condition was changed to "Tetrakis (2,4-pentanionate) zirconium (IV (Japanese name: zirconium (IV) acetylacetonate)" manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.]. A surface-treated spherical boron nitride fine powder was produced under the same conditions as in Example 1 except for the modification.

〔実施例11〕
実施例11は、表面処理条件のカップリング剤を「マツモトファインケミカル株式会社製のオルガチックスAL-3200〔アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート((C)(C)〕」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 11]
In Example 11, the coupling agent under the surface treatment condition was "Organix AL-3200 manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd. [Aluminum bisethylacetate acetate / monoacetylacetonate ((C 5 H 7 O 2 ) (C 6 H 9 ). A surface-treated spherical boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that it was changed to O 3 ) 2 )] ”.

〔実施例12〕
実施例12は、表面処理条件のカップリング剤を「信越シリコーン製KBM-140〔p-スチリルトリメトキシシラン〕」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 12]
In Example 12, the surface-treated spherical nitride was subjected to the same conditions as in Example 1 except that the coupling agent under the surface treatment conditions was changed to “KBM-140 [p-styryltrimethoxysilane] manufactured by Shinetsu Silicone”. Boron fine powder was obtained.

〔実施例13〕
実施例13は、表面処理条件のカップリング剤を「信越シリコーン製KBE-9007〔3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン〕」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 13]
Example 13 is a spherical surface-treated sphere under the same conditions as in Example 1 except that the coupling agent under the surface treatment conditions is changed to "KBE-9007 [3-isocyanatepropyltriethoxysilane] manufactured by Shinetsu Silicone". Boron nitride fine powder was obtained.

〔実施例14〕
実施例14は、表面処理条件のカップリング剤を「東レ・ダウコーティング製のZ-6300〔ビニルトリメトキシシラン〕」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 14]
In Example 14, the spherical surface was treated under the same conditions as in Example 1 except that the coupling agent under the surface treatment conditions was changed to "Z-6300 [vinyltrimethoxysilane] manufactured by Toray Dow Coating". Boron nitride fine powder was obtained.

〔実施例15〕
実施例15は、表面処理条件のカップリング剤を「東レ・ダウコーティング製のZ-6187〔シクロヘキシルメチルジメトキシシラン〕」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 15]
Example 15 is a spherical surface-treated sphere under the same conditions as in Example 1 except that the coupling agent under the surface treatment conditions is changed to "Z-6187 [cyclohexylmethyldimethoxysilane] manufactured by Toray Dow Coating". Boron nitride fine powder was obtained.

〔実施例16〕
実施例16は、「水:過酸化水素=1:0.05(wt%比)1400部」を「水:亜硝酸=1:0.05(wt%比)1400部」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 16]
In Example 16, except that "water: hydrogen peroxide = 1: 0.05 (wt% ratio) 1400 parts" was changed to "water: nitrite = 1: 0.05 (wt% ratio) 1400 parts". Under the same conditions as in Example 1, a surface-treated spherical boron nitride fine powder was obtained.

〔実施例17〕
実施例17は、「水:過酸化水素=1:0.05(wt%比)1400部」を「水:過マンガン酸塩=1:0.03(wt%比)1400部」に変更した以外は実施例1と同様の条件で、表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末を得た。
[Example 17]
In Example 17, "water: hydrogen peroxide = 1: 0.05 (wt% ratio) 1400 parts" was changed to "water: permanganate = 1: 0.03 (wt% ratio) 1400 parts". A surface-treated spherical boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except for the above.

〔比較例1〕
比較例1は、「表面改質処理及びカップリング処理」を施さなかった以外は実施例1と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the “surface modification treatment and the coupling treatment” were not performed.

〔比較例2〕
比較例2は、「表面処理の際、表面改質処理としてロッキングミル処理」を行わなかった以外は実施例1と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that “rocking mill treatment as surface modification treatment during surface treatment” was not performed.

〔比較例3〕
比較例3は、「表面改質処理の際、過酸化水素」を加えなかった以外は実施例1と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 3, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that “hydrogen peroxide was not added during the surface modification treatment”.

〔比較例4〕
比較例4は、「ホウ酸トリメチルとアンモニアをモル比1:12」にした以外は実施例1と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 4]
In Comparative Example 4, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the molar ratio of trimethyl borate and ammonia was 1:12.

〔比較例5〕
比較例5は、「焼成条件2の焼成時間を10分」にする以外は実施例1と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 5]
In Comparative Example 5, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the firing time of the firing condition 2 was set to 10 minutes.

〔比較例6〕
比較例6は、「表面処理の際、表面改質処理としてロッキングミル処理」を行わなかった以外は実施例7と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 6]
In Comparative Example 6, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 7 except that “rocking mill treatment as surface modification treatment during surface treatment” was not performed.

〔比較例7〕
比較例7は、「表面処理の際、表面改質処理としてロッキングミル処理」を行わなかった以外は実施例8と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 7]
In Comparative Example 7, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 8 except that “rocking mill treatment as surface modification treatment during surface treatment” was not performed.

〔比較例8〕
比較例8は、「表面処理の際、表面改質処理としてロッキングミル処理」を行わなかった以外は実施例9と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 8]
In Comparative Example 8, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 9 except that “rocking mill treatment as surface modification treatment during surface treatment” was not performed.

〔比較例9〕
比較例9は、「表面処理の際、表面改質処理としてロッキングミル処理」を行わなかった以外は実施例10と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 9]
In Comparative Example 9, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 10 except that “rocking mill treatment as surface modification treatment during surface treatment” was not performed.

〔比較例10〕
比較例10は、「表面処理の際、表面改質処理としてロッキングミル処理」を行わなかった以外は実施例11と同様の条件で、窒化ホウ素微粉末を得た。
[Comparative Example 10]
In Comparative Example 10, boron nitride fine powder was obtained under the same conditions as in Example 11 except that “rocking mill treatment as surface modification treatment during surface treatment” was not performed.

実施例1~17の球状窒化ホウ素微粉末及び比較例1~10の窒化ホウ素微粉末の測定結果について、表1~3に示した。 The measurement results of the spherical boron nitride fine powder of Examples 1 to 17 and the boron nitride fine powder of Comparative Examples 1 to 10 are shown in Tables 1 to 3.

Figure 0007037494000001
Figure 0007037494000001

Figure 0007037494000002
Figure 0007037494000002

Figure 0007037494000003
Figure 0007037494000003

実施例1~17の球状BN微粉末の粘度は、概ね10Pa・S以下となっていた。比較例1~10のBN微粉末の粘度は、殆どが190Pa・s付近であり、最も低い比較例3のBN微粉末でも50Pa・sであった。実施例1~17の球状BN微粉末の粘度は、比較例のなかで最も低い比較例3の粘度と比較して、少なくとも1/5~1/10であった。
斯様に本発明の球状BN微粉末は、粘度が従来よりも際立って顕著に低くなっているので、非常に優れた充填性を有する新規な粉末である。また、表面に各種有機官能基を存在させても、樹脂への充填性は良好であった。表面処理において、過酸化水素、硝酸、過マンガン酸の酸化剤を使用したときに、樹脂への充填性は良好であった。この充填性が向上した本発明の球状BN部粉末は、本発明の特殊な表面処理を施すことにより得ることができたものである。この本発明の球状窒化ホウ素微粉末を用いれば、優れた熱伝導樹脂組成物を提供することができる。
The viscosities of the spherical BN fine powders of Examples 1 to 17 were approximately 10 Pa · S or less. Most of the BN fine powders of Comparative Examples 1 to 10 had a viscosity of around 190 Pa · s, and even the lowest BN fine powder of Comparative Example 3 was 50 Pa · s. The viscosities of the spherical BN fine powders of Examples 1 to 17 were at least 1/5 to 1/10 as compared with the viscosity of Comparative Example 3, which was the lowest among the comparative examples.
As described above, the spherical BN fine powder of the present invention is a novel powder having a very excellent filling property because the viscosity is remarkably lower than the conventional one. Further, even if various organic functional groups were present on the surface, the filling property into the resin was good. When an oxidizing agent of hydrogen peroxide, nitric acid, or permanganate was used in the surface treatment, the filling property into the resin was good. The spherical BN portion powder of the present invention having improved filling property can be obtained by subjecting the special surface treatment of the present invention. By using the spherical boron nitride fine powder of the present invention, an excellent heat conductive resin composition can be provided.

本発明の表面処理を施した球状窒化ホウ素微粉末は、放熱部材等に幅広く使用することができる。 The surface-treated spherical boron nitride fine powder of the present invention can be widely used for heat-dissipating members and the like.

本技術は、以下の〔1〕~〔10〕を採用することも可能である。
〔1〕原料である、平均粒径0.05μm以上1μm以下で平均円形度が0.8以上の球状窒化ホウ素微粉末に、酸化剤を加えて湿式粉砕又は湿式解砕にて粒子の表面改質処理を施し、さらに金属カップリング剤を反応させることを特徴とする、表面処理球状窒化ホウ素微粉末の製造方法。
〔2〕前記表面改質処理のときに、酸化剤と水溶性溶媒を添加する、前記〔1〕記載の表面処理球状窒化ホウ素微粉末の製造方法。
〔3〕前記金属カップリング剤が、有機官能基を有する金属アルコキシド、有機官能基を有する金属キレート及び有機官能基を有する金属ハロゲン化合物から選ばれる1種又は2種以上である、前記〔1〕又は〔2〕記載の表面処理球状窒化ホウ素微粉末の製造方法。
〔4〕前記金属カップリング剤が、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤及びアルミニウムカップリング剤から選ばれる1種又は2種以上である、前記〔1〕~〔3〕の何れか1つ記載の表面処理球状窒化ホウ素微粉末の製造方法。
〔5〕本発明の球状窒化ホウ素微粉末、又は前記〔1〕~〔4〕の何れか1つ記載の製造方法にて得られる球状窒化ホウ素微粉末を含有してなる熱伝導樹脂組成物。
〔6〕原料である、平均粒径0.05μm以上1μm以下で平均円形度が0.8以上の球状窒化ホウ素微粉末に、酸化剤を加えて湿式粉砕又は湿式解砕にて粒子の表面改質処理を施すことを特徴とする、表面改質の球状窒化ホウ素微粉末の製造方法。
〔7〕前記〔6〕記載の表面改質の球状窒化ホウ素微粉末の製造方法にて得られた、表面改質された球状窒化ホウ素微粉末。
〔8〕前記〔7〕の表面改質された球状窒化ホウ素微粉末に、金属カップリング剤を反応させることを含む、表面処理球状窒化ホウ素微粉末の製造方法。
〔9〕前記〔1〕~〔4〕の何れか1つ記載の製造方法により得られた、以下の(A)~(C)を有することを特徴とする表面処理球状窒化ホウ素微粉末;(A)球状窒化ホウ素微粒子表面10nm中の組成において、0.1atm%以上3.0atm%以下のSi、Ti、Zr、Ce、Al、Mg、Ge、Ga及びVのいずれか1種又は2種以上が存在すること;(B)球状窒化ホウ素微粉末の平均粒径0.05μm以上1μm以下であること;(C)球状窒化ホウ素微粉末の平均円形度が0.8以上であることを提供することができる。さらに(D)球状窒化ホウ素微粒子の表面に有機官能基が存在すること。
〔10〕金属カップリング反応前に、原料である球状窒化ホウ素微粉末に、酸化剤を加えて湿式粉砕又は湿式解砕にて粒子の表面処理を施すことを特徴とする、球状窒化ホウ素微粉末のカップリング反応の前処理方法、又は球状窒化ホウ素微粉末の表面処理方法。
The present technology can also adopt the following [1] to [10].
[1] The surface of the particles is modified by wet pulverization or wet crushing by adding an oxidizing agent to the raw material, spherical boron nitride fine powder having an average particle size of 0.05 μm or more and 1 μm or less and an average circularity of 0.8 or more. A method for producing a surface-treated spherical boron nitride fine powder, which comprises performing a quality treatment and further reacting with a metal coupling agent.
[2] The method for producing a surface-treated spherical boron nitride fine powder according to the above [1], wherein an oxidizing agent and a water-soluble solvent are added at the time of the surface modification treatment.
[3] The metal coupling agent is one or more selected from a metal alkoxide having an organic functional group, a metal chelate having an organic functional group, and a metal halogen compound having an organic functional group. Alternatively, the method for producing a surface-treated spherical boron nitride fine powder according to [2].
[4] The metal coupling agent is one or more selected from titanium coupling agents, silane coupling agents, zirconium coupling agents and aluminum coupling agents, according to the above [1] to [3]. The method for producing a surface-treated spherical boron nitride fine powder according to any one of them.
[5] A heat conductive resin composition containing the spherical boron nitride fine powder of the present invention or the spherical boron nitride fine powder obtained by the production method according to any one of the above [1] to [4].
[6] The surface of the particles is modified by wet pulverization or wet crushing by adding an oxidizing agent to the raw material, spherical boron nitride fine powder having an average particle size of 0.05 μm or more and 1 μm or less and an average circularity of 0.8 or more. A method for producing a surface-modified spherical boron nitride fine powder, which comprises performing a quality treatment.
[7] A surface-modified spherical boron nitride fine powder obtained by the method for producing a surface-modified spherical boron nitride fine powder according to the above [6].
[8] A method for producing a surface-treated spherical boron nitride fine powder, which comprises reacting the surface-modified spherical boron nitride fine powder of the above [7] with a metal coupling agent.
[9] A surface-treated spherical boron nitride fine powder having the following (A) to (C) obtained by the production method according to any one of the above [1] to [4]; A) One or more of Si, Ti, Zr, Ce, Al, Mg, Ge, Ga and V having a composition of 0.1 atm% or more and 3.0 atm% or less on the surface of spherical boron nitride fine particles at 10 nm. (B) The average particle size of the spherical boron nitride fine powder is 0.05 μm or more and 1 μm or less; (C) The average circularity of the spherical boron nitride fine powder is 0.8 or more. be able to. Further, (D) an organic functional group is present on the surface of the spherical boron nitride fine particles.
[10] Spherical boron nitride fine powder, which comprises adding an oxidizing agent to a raw material, spherical boron nitride fine powder, and surface-treating the particles by wet pulverization or wet crushing before the metal coupling reaction. A pretreatment method for the coupling reaction of the above, or a surface treatment method for spherical boron nitride fine powder.

Claims (7)

以下の(A)~(C)を有することを特徴とする球状窒化ホウ素微粉末。
(A)球状窒化ホウ素微粒子表面10nm中の組成において、0.1atm%以上3.0atm%以下のSi、Ti、Zr、Ce、Al、Mg、Ge、Ga及びVのいずれか1種又は2種以上が存在すること;
(B)球状窒化ホウ素微粉末の平均粒径0.05μm以上1μm以下であること;
(C)球状窒化ホウ素微粉末の平均円形度が0.8以上であること。
Spherical boron nitride fine powder having the following (A) to (C).
(A) One or two of Si, Ti, Zr, Ce, Al, Mg, Ge, Ga and V having a composition of 0.1 atm% or more and 3.0 atm% or less on the surface of spherical boron nitride fine particles at 10 nm. The above exists;
(B) The average particle size of the spherical boron nitride fine powder is 0.05 μm or more and 1 μm or less;
(C) The average circularity of the spherical boron nitride fine powder is 0.8 or more.
さらに(D)球状窒化ホウ素微粒子の表面に有機官能基が存在することを特徴とする、請求項1記載の球状窒化ホウ素微粉末。 (D) The spherical boron nitride fine powder according to claim 1, wherein an organic functional group is present on the surface of the spherical boron nitride fine particles. 前記球状窒化ホウ素微粒子表面中に存在する有機官能基は、置換基を有してもよいエポキシ基、置換基を有してもよいスチリル基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいビニル基、置換基を有してもよいアセチルアセテート基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいイソシアネート基、及び置換基を有してもよいシクロヘキシル基、置換基を有してもよいテトラオクチルビス基から選ばれる1種又は2種以上である、請求項1又は2に記載の球状窒化ホウ素微粉末。 The organic functional group present on the surface of the spherical boron nitride fine particles includes an epoxy group which may have a substituent, a styryl group which may have a substituent, an alkyl group which may have a substituent, and a substituent. It has a vinyl group which may have a substituent, an acetylacetate group which may have a substituent, an acyl group which may have a substituent, an isocyanate group which may have a substituent, and a substituent. The spherical boron nitride fine powder according to claim 1 or 2, which is one or more selected from a tetraoctylbis group which may have a suitable cyclohexyl group and a substituent. 原料である、平均粒径0.05μm以上1μm以下で平均円形度が0.8以上の球状窒化ホウ素微粉末に、酸化剤を加えて湿式粉砕又は湿式解砕にて粒子の表面改質処理を施し、さらに金属カップリング剤を反応させて得られるものである、請求項1~3の何れか1項に記載の球状窒化ホウ素微粉末。 Oxidizing agent is added to spherical boron nitride fine powder having an average particle size of 0.05 μm or more and 1 μm or less and an average circularity of 0.8 or more, which is a raw material, and the surface of the particles is modified by wet pulverization or wet crushing. The spherical boron nitride fine powder according to any one of claims 1 to 3, which is obtained by further reacting with a metal coupling agent. 前記表面改質処理のときに、酸化剤と水溶性溶媒を添加する、請求項4記載の球状窒化ホウ素微粉末。 The spherical boron nitride fine powder according to claim 4, wherein an oxidizing agent and a water-soluble solvent are added during the surface modification treatment. 金属カップリング剤が、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤及びアルミニウムカップリング剤から選ばれる1種又は2種以上である、請求項4又は5記載の球状窒化ホウ素微粉末。 The spherical boron nitride fine powder according to claim 4 or 5, wherein the metal coupling agent is one or more selected from a titanium coupling agent, a silane coupling agent, a zirconium coupling agent, and an aluminum coupling agent. 請求項1~3の何れか1項に記載の球状窒化ホウ素微粉末を含有する熱伝導樹脂組成物。
The heat conductive resin composition containing the spherical boron nitride fine powder according to any one of claims 1 to 3.
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